Catalyse d'intrication pour les états quantiques et les canaux bruyants

Catalyse d'intrication pour les états quantiques et les canaux bruyants

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Chandan Datta1,2,3, Tulja Varun Kondra1, Marek Miller1et une Alexandre Streltsov1

1Centre for Quantum Optical Technologies, Center of New Technologies, University of Warsaw, Banacha 2c, 02-097 Varsovie, Pologne
2Institut de physique théorique III, Université Heinrich Heine de Düsseldorf, Universitätsstraße 1, D-40225 Düsseldorf, Allemagne
3Département de physique, Institut indien de technologie Jodhpur, Jodhpur 342030, Inde

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Abstract

De nombreuses applications des technologies quantiques émergentes, telles que la téléportation quantique et la distribution de clés quantiques, nécessitent des singulets, c'est-à-dire des états intriqués au maximum de deux bits quantiques. Il est donc de la plus haute importance de développer des procédures optimales pour établir des singlets entre des parties distantes. Comme cela a été démontré très récemment, des singulets peuvent être obtenus à partir d’autres états quantiques en utilisant un catalyseur quantique, un système quantique intriqué qui n’est pas modifié dans la procédure. Dans ce travail, nous approfondissons cette idée en étudiant les propriétés de la catalyse par intrication et son rôle dans la communication quantique. Pour les transformations entre états purs bipartites, nous prouvons l’existence d’un catalyseur universel, qui peut permettre toutes les transformations possibles dans cette configuration. Nous démontrons l'avantage de la catalyse dans des contextes asymptotiques, allant au-delà de l'hypothèse typique de systèmes indépendants et identiquement distribués. Nous développons en outre des méthodes pour estimer le nombre de singulets qui peuvent être établis via un canal quantique bruyant lorsqu'ils sont assistés par des catalyseurs intriqués. Pour différents types de canaux quantiques, nos résultats conduisent à des protocoles optimaux, permettant d'établir le nombre maximal de singulets avec une seule utilisation du canal.

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► Références

Daniel Jonathan et Martin B. Plenio. "Manipulation locale assistée par intrication d'états quantiques purs". Phys. Le révérend Lett. 83, 3566-3569 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.3566

Jens Eisert et Martin Wilkens. "Catalyse de la manipulation de l'intrication pour les états mixtes". Phys. Le révérend Lett. 85, 437-440 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.437

Tulja Varun Kondra, Chandan Datta et Alexander Streltsov. "Transformations catalytiques d'états intriqués purs". Phys. Le révérend Lett. 127, 150503 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.150503

Patryk Lipka-Bartosik et Paul Skrzypczyk. "Téléportation quantique catalytique". Phys. Le révérend Lett. 127, 080502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.080502

MA Nielsen. "Conditions pour une classe de transformations d'intrication". Phys. Le révérend Lett. 83, 436-439 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.83.436

Guifré Vidal, Daniel Jonathan et MA Nielsen. "Transformations approximatives et manipulation robuste de l'intrication bipartite à l'état pur". Phys. Rév.A 62, 012304 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.62.012304

Sumit Daftuar et Matthew Klimesh. "Structure mathématique de la catalyse d'intrication". Phys. Rév.A 64, 042314 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.042314

Runyao Duan, Yuan Feng, Xin Li et Mingsheng Ying. "Transformation d'intrication à copies multiples et catalyse d'intrication". Phys. Rév. A 71, 042319 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.042319

S Turgut. "Transformations catalytiques pour les états purs bipartites". J. Phys. A40, 12185-12212 (2007).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​40/​40/​012

Matthieu Klimesh. « Des inégalités qui caractérisent collectivement complètement la relation de majorisation catalytique » (2007). arXiv : 0709.3680.
arXiv: 0709.3680

Guillaume Aubrun et Ion Nechita. « Majorisation catalytique et normes $ell_p$ ». Commun. Mathématiques. Phys. 278, 133-144 (2008).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-007-0382-4

Yuval Rishu Sanders et Gilad Gour. "Conditions nécessaires pour les catalyseurs d'intrication". Phys. Rév.A 79, 054302 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.79.054302

Michael Grabowecky et Gilad Gour. « Limites des catalyseurs d'intrication ». Phys. Rév.A 99, 052348 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.052348

Rivu Gupta, Arghya Maity, Shiladitya Mal et Aditi Sen(De). "Statistiques de transformation d'intrication avec hiérarchies entre catalyseurs". Phys. Rév.A 106, 052402 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.052402

Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller et Alexander Streltsov. "Catalyse de l'intrication et autres ressources quantiques". Rapports sur les progrès en physique 86, 116002 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1088/​1361-6633/​acfbec

Seth Lloyd. « Capacité du canal quantique bruité ». Phys. Rév.A 55, 1613-1622 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.55.1613

David P. DiVincenzo, Peter W. Shor et John A. Smolin. "Capacité des canaux quantiques des canaux très bruités". Phys. Rév.A 57, 830-839 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.830

Howard Barnum, MA Nielsen et Benjamin Schumacher. "Transmission d'informations via un canal quantique bruité". Phys. Rév.A 57, 4153-4175 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.57.4153

Benjamin Schumacher et Michael D. Westmoreland. « Confidentialité quantique et cohérence quantique ». Phys. Le révérend Lett. 80, 5695-5697 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.5695

I. Devetak. « La capacité classique privée et la capacité quantique d'un canal quantique ». Transactions IEEE sur la théorie de l'information 51, 44-55 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2004.839515

Roberto Rubboli et Marco Tomamichel. « Limites fondamentales des transformations d'état catalytiques corrélées ». Phys. Le révérend Lett. 129, 120506 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.120506

Wim van Dam et Patrick Hayden. « Transformations d'intrication universelles sans communication ». Phys. Rév.A 67, 060302 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.67.060302

Karol Życzkowski, Paweł Horodecki, Anna Sanpera et Maciej Lewenstein. « Volume de l'ensemble des états séparables ». Phys. Rév.A 58, 883-892 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.58.883

G. Vidal et RF Werner. « Mesure calculable de l'intrication ». Phys. Rév.A 65, 032314 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.65.032314

Charles H. Bennett, Herbert J. Bernstein, Sandu Popescu et Benjamin Schumacher. « Concentration de l'enchevêtrement partiel par les opérations locales ». Phys. Rév.A 53, 2046-2052 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2046

V. Vedral, MB Plenio, MA Rippin et PL Knight. "Quantifier l'enchevêtrement". Phys. Le révérend Lett. 78, 2275-2279 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.2275

Ryszard Horodecki, Paweł Horodecki, Michał Horodecki et Karol Horodecki. "Intrication quantique". Rév. Mod. Phys. 81, 865–942 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.81.865

Patryk Lipka-Bartosik et Paul Skrzypczyk. « Tous les États sont des catalyseurs universels de la thermodynamique quantique ». Phys. Rév.X 11, 011061 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011061

Tulja Varun Kondra, Chandan Datta et Alexander Streltsov. « Conversion d'état approximative stochastique pour les théories générales de l'intrication et des ressources quantiques » (2021). arXiv :2111.12646.
arXiv: 2111.12646

Valentina Baccetti et Matt Visser. "Entropie infinie de Shannon". Journal de mécanique statistique : théorie et expérience 2013, P04010 (2013).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1742-5468/​2013/​04/​p04010

Garry Bowen et Nilanjana Datta. "Manipulation par intrication asymptotique d'états purs bipartites". Transactions IEEE sur la théorie de l'information 54, 3677-3686 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2008.926377

Francesco Buscemi et Nilanjana Datta. « Distiller l’enchevêtrement à partir de ressources arbitraires ». Journal de physique mathématique 51, 102201 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.3483717

Stephan Waeldchen, Janina Gertis, Earl T. Campbell et Jens Eisert. « Renormaliser la distillation par enchevêtrement ». Phys. Le révérend Lett. 116, 020502 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.020502

CE Shannon. "Une théorie mathématique de la communication". Journal technique du système Bell 27, 379-423 (1948).
https: / / doi.org/ 10.1002 / j.1538-7305.1948.tb01338.x

CE Shannon et W. Weaver. "La théorie mathématique de communication". Presse de l'Université de l'Illinois. (1998). URL : http://​/​www.worldcat.org/​oclc/​967725093.
http://​/​www.worldcat.org/​oclc/​967725093

TM Cover et JA Thomas. "Éléments de théorie de l'information". John Wiley & Fils, Ltd. (2005).
https: / / doi.org/ 10.1002 / 047174882X

Benjamin Schumacher et MA Nielsen. "Traitement des données quantiques et correction d'erreurs". Phys. Rév.A 54, 2629-2635 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.2629

Michał Horodecki, Paweł Horodecki et Ryszard Horodecki. « Approche unifiée des capacités quantiques : vers un théorème de codage quantique bruité ». Phys. Le révérend Lett. 85, 433-436 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.433

PW Shor. "La capacité des canaux quantiques et l'information cohérente". Dans l'atelier MSRI sur le calcul quantique. (2002).

John Watrous. "La théorie de l'information quantique". La presse de l'Universite de Cambridge. (2018).
https: / / doi.org/ 10.1017 / 9781316848142

Nicolas J.Cerf. "Pauli clonage d'un bit quantique". Phys. Le révérend Lett. 84, 4497-4500 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.84.4497

AS Holevo et RF Werner. « Évaluation des capacités des canaux bosoniques gaussiens ». Phys. Rév.A 63, 032312 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.63.032312

Michael M. Wolf, David Pérez-García et Geza Giedke. « Capacités quantiques des canaux bosoniques ». Phys. Le révérend Lett. 98, 130501 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.98.130501

Graeme Smith, John A. Smolin et Andreas Winter. « La capacité quantique avec des canaux latéraux symétriques ». Transactions IEEE sur la théorie de l'information 54, 4208-4217 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2008.928269

Francesco Buscemi et Nilanjana Datta. "La capacité quantique des canaux avec un bruit arbitrairement corrélé". Transactions IEEE sur la théorie de l'information 56, 1447-1460 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TIT.2009.2039166

Félix Leditzky, Debbie Leung et Graeme Smith. « Capacités quantiques et privées des chaînes à faible bruit ». Phys. Le révérend Lett. 120, 160503 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.160503

Álvaro Cuevas, Massimiliano Proietti, Mario Arnolfo Ciampini, Stefano Duranti, Paolo Mataloni, Massimiliano F. Sacchi et Chiara Macchiavello. « Détection expérimentale des capacités des canaux quantiques ». Phys. Le révérend Lett. 119, 100502 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.119.100502

Chiara Macchiavello et Massimiliano F. Sacchi. "Détection des limites inférieures des capacités des canaux quantiques". Phys. Le révérend Lett. 116, 140501 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.140501

Noah Davis, Maksim E. Shirokov et Mark M. Wilde. « Capacités privées et quantiques à assistance bidirectionnelle limitée en énergie des canaux quantiques ». Phys. Rév.A 97, 062310 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.97.062310

Laszlo Gyongyosi, Sandor Imre et Hung Viet Nguyen. "Une enquête sur les capacités des canaux quantiques". Tutoriels IEEE Communications Surveys 20, 1149-1205 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1109/​COMST.2017.2786748

AS Holevo. « Capacités des canaux quantiques ». Électronique quantique 50, 440-446 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1070/​qel17285

Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra et Alexander Streltsov. « Équivalence catalytique et asymptotique pour l'intrication quantique » (2023). arXiv :2305.03488.
arXiv: 2305.03488

Igor Devetak et Andreas Winter. "Distillation de la clé secrète et intrication des états quantiques". Proc. R. Soc. Londres. A 461, 207-235 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.2004.1372

Matthias Christandl et Andreas Winter. « « Enchevêtrement écrasé » : Une mesure d'enchevêtrement additive ». J. Math. Phys. 45, 829-840 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1643788

R. Alicki et M. Fannes. "Continuité de l'information conditionnelle quantique". J. Phys. A 37, L55-L57 (2004).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​37/​5/​l01

Michael Horodecki, Peter W. Shor et Mary Beth Ruskai. "Canaux de rupture d'enchevêtrement". Révérend Math. Phys. 15, 629-641 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1142 / S0129055X03001709

Alexander Streltsov, Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz et Maciej Lewenstein. « Progrès vers une approche unifiée de la distribution des enchevêtrements ». Phys. Rév.A 92, 012335 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.012335

Charles H. Bennett, David P. DiVincenzo, John A. Smolin et William K. Wootters. « Intrication à états mixtes et correction d'erreurs quantiques ». Phys. Rév.A 54, 3824-3851 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.54.3824

William K. Wootters. « Enchevêtrement de formation d'un état arbitraire de deux qubits ». Phys. Le révérend Lett. 80, 2245-2248 (1998).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.80.2245

Arijit Dutta, Junghee Ryu, Wiesław Laskowski et Marek Żukowski. "Critères d'enchevêtrement pour la résistance au bruit des états à deux quarts". Lettres de physique A 380, 2191-2199 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physleta.2016.04.043

Remigiusz Augusiak, Maciej Demianowicz et Paweł Horodecki. "Détection observable universelle de tous les tests d'intrication à deux qubits et de séparabilité basés sur des déterminants". Phys. Rév.A 77, 030301 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.77.030301

Michał Horodecki, Paweł Horodecki et Ryszard Horodecki. "Deux matrices de densité spin-$frac{1}{2}$ inséparables peuvent être distillées sous une forme singulet". Phys. Le révérend Lett. 78, 574-577 (1997).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.78.574

Gilad Gour, Markus P. Müller, Varun Narasimhachar, Robert W. Spekkens et Nicole Yunger Halpern. "La théorie des ressources du non-équilibre informationnel en thermodynamique". Rapports de physique 583, 1–58 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.physrep.2015.04.003

Fernando Brandão, Michał Horodecki, Nelly Ng, Jonathan Oppenheim et Stephanie Wehner. « Les secondes lois de la thermodynamique quantique ». Proc. Natl. Acad. Sci. États-Unis 112, 3275-3279 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1411728112

Henrik Wilming, Rodrigo Gallego et Jens Eisert. "Caractérisation axiomatique de l'entropie relative quantique et de l'énergie libre". Entropie 19, 241 (2017).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e19060241

Paul Boes, Jens Eisert, Rodrigo Gallego, Markus P. Müller et Henrik Wilming. "L'entropie de Von Neumann de l'Unitarité". Phys. Le révérend Lett. 122, 210402 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.210402

H. Wilming. « Entropie et catalyse réversible ». Phys. Le révérend Lett. 127, 260402 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.260402

Naoto Shiraishi et Takahiro Sagawa. « Thermodynamique quantique de la conversion d'état catalytique corrélée à petite échelle ». Phys. Le révérend Lett. 126, 150502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.150502

Ivan Henao et Raam Uzdin. « Transformations catalytiques avec environnements de taille finie : applications au refroidissement et à la thermométrie ». Quantique 5, 547 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2021-09-21-547

I. Henao et R. Uzdin. "Levier catalytique des corrélations et atténuation de la dissipation dans l'effacement de l'information". Phys. Le révérend Lett. 130, 020403 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.020403

Kaifeng Bu, Uttam Singh et Junde Wu. « Transformations de cohérence catalytique ». Phys. Rév.A 93, 042326 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.042326

Alexander Streltsov, Gerardo Adesso et Martin B. Plenio. « Colloque : La cohérence quantique comme ressource ». Rév. Mod. Phys. 89, 041003 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.89.041003

Johan Aberg. « Cohérence catalytique ». Phys. Le révérend Lett. 113, 150402 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.150402

Joan A Vaccaro, Sarah Croke et Stephen M Barnett. « La cohérence est-elle catalytique ? J. Phys. A 51, 414008 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1751-8121 / aac112

Matteo Lostaglio et Markus P. Müller. « La cohérence et l'asymétrie ne peuvent pas être diffusées ». Phys. Le révérend Lett. 123, 020403 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.020403

Ryuji Takagi et Naoto Shiraishi. « La corrélation dans les catalyseurs permet une manipulation arbitraire de la cohérence quantique ». Phys. Le révérend Lett. 128, 240501 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.240501

Priyabrata Char, Dipayan Chakraborty, Amit Bhar, Indrani Chattopadhyay et Debasis Sarkar. « Transformations catalytiques dans la théorie de la cohérence ». Phys. Rév.A 107, 012404 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.107.012404

Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra et Alexander Streltsov. « Existe-t-il un ensemble complet et fini de monotones dans toute théorie des ressources quantiques ? Phys. Le révérend Lett. 130, 240204 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.240204

Cité par

[1] Chandan Datta, Tulja Varun Kondra, Marek Miller et Alexander Streltsov, « Catalyse de l'intrication et autres ressources quantiques », Rapports sur les progrès de la physique 86 11, 116002 (2023).

[2] Patryk Lipka-Bartosik, Henrik Wilming et Nelly HY Ng, « Catalyse dans la théorie de l'information quantique », arXiv: 2306.00798, (2023).

[3] I. Henao et R. Uzdin, « Levier catalytique des corrélations et atténuation de la dissipation dans l'effacement de l'information », Lettres d'examen physique 130 2, 020403 (2023).

[4] Seok Hyung Lie et Hyunseok Jeong, « Aléatoire catalytique délocalisé et dynamique et flux d'informations », Examen physique A 107 4, 042430 (2023).

[5] Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra et Alexander Streltsov, « Équivalence catalytique et asymptotique pour l'intrication quantique », arXiv: 2305.03488, (2023).

[6] Elia Zanoni, Thomas Theurer et Gilad Gour, « Caractérisation complète de l'enchevêtrement détournement », arXiv: 2303.17749, (2023).

[7] Chandan Datta, Ray Ganardi, Tulja Varun Kondra et Alexander Streltsov, « Existe-t-il un ensemble complet fini de monotones dans une théorie des ressources quantiques ? », Lettres d'examen physique 130 24, 240204 (2023).

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